IPv4报文格式和IP分片及计算详解

IPv4报文格式和IP分片及计算详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/lovemelovefish/article/details/138158307

IPv4报文格式和IP分片是计算机网络中的重要概念，本文将详细介绍这两个方面的知识。

1. IPv4报文格式

IPv4报文格式由多个字段组成，每个字段都有其特定的含义和作用：

• 版本：占用4位，用于标识IP协议的版本。对于IPv4，该字段的值为0100（即4）；对于IPv6，该字段的值为0110（即6）。

• 头部长度（IHL）：占用4位，表示IP头部的长度。最小值为5，最大值为15，单位为4字节。IPv6的头部长度固定为40字节。

• 区分服务（TOS）：占用8位，用于区分服务类型，即QoS（服务质量）字段，表示数据包的优先级。

• 总长度字段：占用16位，表示IPv4数据报的总长度，最大值为65535字节（2的16次方）。

• 标识：占用16位，用于标识主机发送的IP报文序号，每发送一次加1。

• 生存期（TTL）：占用8位，用于设置数据包可经过的路由器数量的上限，每经过一台路由器减1（范围：0~255）。IPv6中对应的字段是“跳数限制”（Hop Limit）。

• 协议字段：占用8位，包含一个数字，标识数据报有效载荷部分的数据类型。最常用的值为1（ICMP）、17（UDP）和6（TCP）。

• 头部校验和：占用16位，用于计算IPv4头部的校验和，不检查数据有效载荷部分的正确性。当TTL减一时，头部校验和必须重新计算。IPv6没有首部校验和字段。

IPv4报文的最大长度是65535字节，其中数据部分最大为65515字节，头部为20字节。

2. IP分片及计算

在实际网络传输中，数据包的大小可能超过下层数据链路层的MTU（最大传输单元）。当这种情况发生时，就需要对数据包进行分片处理。

• 最大传输单元（MTU）：表示数据链路层能够接受的最大数据包大小。例如，以太网的MTU通常为1500字节。

• 片偏移：占用13位，表示较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。相对于用户数据字段的起点，该片从何处开始。片偏移以8个字节为偏移单位，这意味着每个分片的长度一定是8字节的整数倍。

• 标志字段：最低位记为MF（More Fragments）。MF=1表示后面还有分片的数据报；MF=0表示这是数据报片中的最后一个。

分片计算示例

假设以太网发送一个IP分组，长度为3000字节（包含数据2980字节+20字节头部），发送IP分组（MTU=1500字节），则发送需要分成几片？

所以总计需要分三次，最后一片的偏移量为370。

假设以太网发送一个IP分组，长度为4000字节（包含数据3980字节+20字节头部），发送IP分组（MTU=1500字节），则发送需要分成几片？

所以总计需要分三次，最后一片的偏移量为370。

假设以太网发送一个IP分组，长度为1500字节（包含数据1480字节+20字节头部），发送IP分组（MTU=1024字节），则发送需要分成几片？

所以总计需要分两次，最后一片的偏移量为125。

需要注意的是，在计算偏移量时，应将剩余数据量除以8而不是除以20（头部长度）。